特許 6017560 チャンバ内の基板を感知するための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6017560

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】チャンバ内の基板を感知するための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/67 20060101AFI20161020BHJP

   G01V 8/20 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 L

   G01V9/04 N

【請求項の数】15

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-526107(P2014-526107)

(86)(22)【出願日】2012年8月10日

(65)【公表番号】特表2014-529888(P2014-529888A)

(43)【公表日】2014年11月13日

(86)【国際出願番号】US2012050475

(87)【国際公開番号】WO2013025566

(87)【国際公開日】20130221

【審査請求日】2015年7月27日

(31)【優先権主張番号】61/524,090

(32)【優先日】2011年8月16日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】シャウアー ロナルド ヴァーン

【審査官】 儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０６４９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３５４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１０７３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４０１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０８５７３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０６６２１０９２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開平０６−２１４０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２５９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５８２０３２９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６７

Ｇ０１Ｖ ８／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバ内の基板を感知する方法であって、
少なくとも２つの異なる波長の放射を放出するステップと、
第１の波長の前記放出放射を、チャンバの覗き窓を通して前記チャンバの内部に導くステップと、
第２の波長の前記放出放射を、前記チャンバの前記覗き窓を通して基板キャリアのブレードの孔の場所に導くステップと、
前記ブレード、前記チャンバの前記内部、または前記ブレード上の基板によって反射された前記放出放射のいずれかを検出するステップと、
検出された前記反射放射に基づいて基板が前記ブレード上に存在するかどうかを決定するステップと
を含む、方法。

【請求項2】

基板が存在するかどうかを決定するステップが、検出された前記第１の波長の前記反射放射の量が空ブレードによって反射される放射の下側閾値量よりも少ないかどうかを決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

基板が存在するかどうかを決定するステップが、検出された前記第１の波長の前記反射放射の量が空ブレードによって反射される放射の上側閾値量よりも多いかどうかを決定するステップを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

基板が存在するかどうかを決定するステップが、検出された前記第２の波長の前記反射放射の量が前記第２の波長の前記放射の周囲レベルよりも大きいかどうかを決定するステップを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

基板およびブレードが存在するかどうかの表示を用意するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

検出された前記第２の波長の前記反射放射の量が前記第２の波長の前記放射の周囲レベルよりも大きいかどうかを決定するステップが、検出された前記第１の波長の前記反射放射の量が空ブレードによって反射される放射の下側閾値量よりも小さいかどうか、または空ブレードによって反射される放射の上側閾値量よりも大きいかどうかを決定するステップと並列に行われる、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

検出された前記反射放射に基づいてブレードがセンサの視野内にあるかどうかを決定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

チャンバ内の基板を感知するための装置であって、
少なくとも２つの異なる波長の放射を放出するための複数の放出器と、
第１の波長の前記放出放射を、チャンバの覗き窓を通して前記チャンバの内部に導くための部材と、
第２の波長の前記放出放射を、前記チャンバの前記覗き窓を通して基板キャリアのブレードの孔の場所に導くための前記部材の１つまたは複数の開口と、
前記ブレード、前記チャンバの前記内部、または前記ブレード上の基板によって反射された前記放出放射のいずれかを検出するための１つまたは複数のセンサと、
前記センサに結合され、検出された前記反射放射に基づいて基板が前記ブレード上に存在するかどうかを決定するように構成された論理部と
を含む、装置。

【請求項9】

基板が存在するかどうかを決定するように構成された前記論理部が、検出された前記第１の波長の前記反射放射の量が空ブレードによって反射される放射の下側閾値量よりも少ないかどうかを決定するように構成された論理部を含む、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

基板が存在するかどうかを決定するように構成された前記論理部が、検出された前記第１の波長の前記反射放射の量が空ブレードによって反射される放射の上側閾値量よりも多いかどうかを決定するように構成された論理部を含む、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

基板が存在するかどうかを決定するように構成された前記論理部が、検出された前記第２の波長の前記反射放射の量が前記第２の波長の前記放射の周囲レベルよりも大きいかどうかを決定するように構成された論理部を含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

電子デバイス処理ツール内の基板を検出するための装置であって、
前記装置を前記電子デバイス処理ツールの覗き窓に結合するように構成された装着部材と、
前記装着部材内に配置され、前記電子デバイス処理ツールの内部を照明するように構成された第１の波長の放射源と、
前記装着部材内に配置され、前記電子デバイス処理ツール内の基板キャリアのブレードの孔の場所を照明するように導かれる第２の波長の放射源と、
前記基板、前記ブレード、および前記電子デバイス処理ツールの前記内部から反射された放射を受け取るように配置された１つまたは複数のセンサと、
前記センサに結合され、受け取った前記反射放射に基づいて基板が前記ブレード上に存在するかどうかを決定するように構成された論理部と
を含む、装置。

【請求項13】

前記装着部材が、前記基板、前記ブレード、および前記電子デバイス処理ツールの前記内部から反射された放射のみが前記センサに達するように、前記放射源を支持するように配置された開口を含む、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記装着部材に結合され、前記基板、前記ブレード、および前記電子デバイス処理ツールの前記内部から反射されない放射が前記センサに達しないように構成されたハウジングをさらに含む、請求項１２に記載の装置。

【請求項15】

前記ハウジングに結合された複数のディフューザーをさらに含む、請求項１４に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、すべての目的のために参照により全体が本明細書に組み込まれる２０１１年８月１６日に出願された「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＳＥＮＳＩＮＧ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＩＮ Ａ ＣＨＡＭＢＥＲ」という名称の米国特許仮出願第６１／５２４，０９０号（代理人整理番号１６２７０／Ｌ）からの優先権を主張するものである。

【0002】

本発明は、チャンバ内の基板を感知するための方法および装置を対象とする。より詳細には、本発明は、各々が異なる反射率を潜在的に有する様々な基板を感知するための方法および装置を対象とする。

【背景技術】

【0003】

基板の異なる反射率のために、従来の光センサを使用して電子デバイス処理チャンバ内の基板を信頼性をもって光学的に検出することは困難であることがある。したがって、必要とされるものは、チャンバ内の様々な基板を感知するための信頼できる方法および装置であり、ここで、各基板は異なる反射率を潜在的に有する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の実施形態は、一般に、基板を感知するための方法および装置に関する。
いくつかの実施形態では、本発明はチャンバ内の基板を感知する方法を提供する。この方法は、少なくとも２つの異なる波長の放射を放出するステップと、第１の波長の放出放射を、チャンバの覗き窓を通してチャンバの内部に導くステップと、第２の波長の放出放射を、チャンバの覗き窓を通して基板キャリアのブレードの孔の場所に導くステップと、ブレード、チャンバの内部、またはブレード上の基板によって反射された放出放射のいずれかを検出するステップと、検出された反射放射に基づいて基板がブレード上に存在するかどうかを決定するステップとを含む。
いくつかの他の実施形態では、本発明はチャンバ内の基板を感知するための装置を提供する。この装置は、少なくとも２つの異なる波長の放射を放出するための複数の放出器と、第１の波長の放出放射を、チャンバの覗き窓を通してチャンバの内部に導くための部材と、第２の波長の放出放射を、チャンバの覗き窓を通して基板キャリアのブレードの孔の場所に導くための部材の１つまたは複数の開口と、ブレード、チャンバの内部、またはブレード上の基板によって反射された放出放射のいずれかを検出するための１つまたは複数のセンサと、センサに結合され、検出された反射放射に基づいて基板がブレード上に存在するかどうかを決定するように構成された論理部とを含む。
さらなる他の実施形態では、本発明は電子デバイス処理ツール内の基板を感知するための装置を提供する。この装置は、この装置を電子デバイス処理ツールの覗き窓に結合するように構成された装着部材と、装着部材内に配置され、電子デバイス処理ツールの内部を照明するように構成された第１の波長の放射源と、装着部材内に配置され、電子デバイス処理ツール内の基板キャリアのブレードの孔の場所を照明するように導かれる第２の波長の放射源と、基板、ブレード、および電子デバイス処理ツールの内部から反射された放射を受け取るように配置された１つまたは複数のセンサと、センサに結合され、受け取った反射放射に基づいて基板がブレード上に存在するかどうかを決定するように構成された論理部とを含む。
本発明のこれらおよび他の特徴および態様は、例示の実施形態の以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、および添付図面からより完全に明らかになるであろう。
当業者は、以下に記載される図面が単に例証のためのものであることを理解されよう。図面は、本教示の範囲を決して限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】本発明の例示の装置の実施形態の分解斜視図である。

【図2】図１の例示の装置の実施形態の側面図である。

【図3】ライン３−３に沿って得られた図２の例示の装置の実施形態の断面図である。

【図4】図１の構成要素の例示の実施形態の詳細図である。

【図5】図１の例示の装置の実施形態の一部分の分解詳細斜視図である。

【図6】本発明の例示の装置の実施形態の前面斜視図である。

【図7】本発明の例示の装置の実施形態の底面斜視図である。

【図8】本発明の例示のシステムの実施形態の斜視図である。

【図9】本発明の第１の方法を行う動作中の本発明の装置の例示の実施形態を示す図である。

【図10】本発明の第２の方法を行う動作中の本発明の装置の例示の実施形態を示す図である。

【図11】本発明の第３の方法を行う動作中の本発明の装置の例示の実施形態を示す図である。

【図12】電子デバイス処理チャンバ内で基板を支持するためのブレードを示す図である。

【図13】本発明のいくつかの態様による本発明の例示の方法の実施形態を示す流れ図である。

【図14】本発明のいくつかの態様による図１３の流れ図の一部分の例示の実施形態の詳細を示す流れ図である。

【図15】本発明の態様による感知のために３つの波長の放射を使用する実施形態を示す部分斜視図である。

【図16】本発明の態様による感知のために３つの波長の放射を使用する代替の実施形態を示す部分斜視図である。

【図17】本発明の態様によるロボットリストを感知するための側面観察光学系を使用する実施形態を示す、１対の部分斜視図（図１７Ａ）および断面図（図１７Ｂ）である。

【図18】本発明の態様によるロボットリストを感知するための側面観察光学系を使用する代替の実施形態を示す、１対の部分斜視図（図１８Ａ）および断面図（図１８Ｂ）である。

【図19】本発明の態様によるロボットリストを感知するための側面観察光学系を使用する他の代替の実施形態を示す、１対の部分斜視図（図１９Ａ）および断面図（図１９Ｂ）である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

本明細書を解釈するために、適宜、単数形で使用される用語は複数形も含むことになり、逆もまた同様である。「または」の使用は、特に明記しない限り「および／または」を意味することを意図する。本明細書における「１つの（ａ）」の使用は、特に明記しない限り、または「１つまたは複数の」の使用が明らかに不適当である場合でない限り「１つまたは複数の」を意味することを意図する。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、および「有している（ｈａｖｉｎｇ）」は交換可能であり、限定することを意図しない。さらに、１つまたは複数の実施形態の説明が「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語を使用する場合、いくつかの特別な事例では、１つまたは複数の実施形態は、代替として、「から本質的に成る」および／または「から成る」という言語を使用して記載されうることを当業者は理解するであろう。

【0007】

本教示が様々な実施形態とともに記載されているが、本教示はそのような実施形態に限定されることを意図しない。それどころか、当業者によって認識されるように、本教示は様々な代替、変更、および均等物を包含する。

【0008】

本発明は、チャンバ内の基板を感知するためのシステム、方法、および装置を提供する。本発明は、２つの異なる波長（または波長範囲）で動作する少なくとも２つの異なる組の放出器および検出器を使用して、並列に２つの別個の条件について感知し、それにより、基板が処理チャンバ内のブレード上に存在するかどうかを決定する。第１の条件は、チャンバに導かれた第１の波長の放射が、基板を支持するのに使用される空ブレードが放射を反射して戻す範囲より上または下のレベルで、反射されて戻されているかどうかである。そうであれば、システムは、基板が存在すると決定する。第２の条件は、第２の波長において、ブレードの中心孔の場所に特別に導かれた放射が、第２の波長の放射の周囲レベルよりも大きいレベルで反射されて戻されているかどうかである。そうであれば、システムは、基板が存在すると決定する。

【0009】

第１の条件は、基板の反射率がブレードよりも大きいか、または小さい場合を含む。ブレードが上側閾値および下側閾値によって規定された反射率の範囲を有するとして、本発明は、反射された放射の量が上側閾値より上および下側閾値より下であるときはいつでも基板が存在すると決定するように構成された論理部を含む。しかし、基板が空ブレードと同じ範囲内の反射率を有する場合、基板がブレード上にあるかどうかを決定するのに第２の条件が使用される。第２の条件は、特に、基板ブレードの孔の場所を調べており、論理部は、第２の波長の放射が直接反射されているかどうかを決定して、基板が存在するかどうかを決定するように構成される。本発明は両方の条件を並行して試験するように構成されているが、他の実施形態では、決定は連続して行うことができる。

【0010】

１つまたは複数の実施形態では、基板検出装置は、１つまたは複数の電子デバイス処理ツール（例えば、移送チャンバ、処理チャンバなど）、例えば、カリフォルニア州、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．で生産されたＣｅｎｔｕｒａ（登録商標）またはＥｎｄｕｒａ（登録商標）処理ツールなどの観察ポートに容易に結合するように構成された単体装着部材を備える。装着部材は、基板検出装置によって使用される光（例えば、光スペクトルエネルギー）が観察ポートの窓から反射されないように設計することができ、さもなければ、観察ポートの窓からの反射が基板検出プロセスに影響を与えることがある。非反射材料を含むことがある基板を信頼性をもって検出するために、基板検出装置は、赤外（約１５００ｎｍ）から遠紫外（約１５０ｎｍ）にわたることができる１つまたは複数の放射源（例えば、光スペクトルエネルギー源）と、放射源が放出する１つまたは複数の波長、および／または基板からの二次放出を検出するように構成された１つまたは複数の光検出器と、１つまたは複数のディフューザーと、実施形態によっては、検出される基板のタイプに感応するように構成された１つまたは複数の狭帯域フィルタとを含む。フィルタ波長は、場合によっては、二次またはシフトした放出が基板から反射されるので、光源によって放出された波長と異なることがある。好適なフィルタを選択すると、特別な位置合わせの必要性を取り除くことができる。検出を支援するために、基板検出装置は、周囲光源を遮断して背景信号を減少させるように構成された機構をさらに含むことができる。光路を変更して基板上のパターン形状の影響を減少させるための追加のデバイスを含むこともできる。そのようなデバイスは、限定はしないが、レンズ、窓、コリメータ、およびディフューザーを含むことができる。動作中に放射源から放出されるエネルギーの強度および検出器の利得を制御するための自動（例えば、制御ソフトウェアを介する）および／または手動機構を、いくつかの実施形態では、備えることができる。

【0011】

基板検出装置は、安全性および信頼性を改善するいくつかの機構をさらに含む。例えば、いくつかの実施形態では、基板検出装置は、光エネルギー源への意図しないオペレータの暴露を制限および／または防止し、また筐体を開けるときに電力の切断を回避するような方法で継手を設けるように設計された遮蔽を有する筐体を含む。１つまたは複数の実施形態において、装置は、眼に安全な波長範囲外の光エネルギーへの意図しない暴露を防止する安全インターロックスイッチを含むことができる。

【0012】

固定波長で放出する固体光源などの安定放射源を、適宜に、単独でまたは組合せて使用することができる。そのような光源は長く安定した運用（例えば、従来の膜検出デバイスで使用される光源の５００倍から１０００倍の運用）を行うように選ぶことができる。光源は、非常に短い時間でオンになるように設計することができ、その結果、光源は、測定を行って決定するのに必要とされる短い時間の間のみ通電すればよく（繰り返しの較正を必要としない）、それにより、かなり大きいエネルギー節約がもたらされる。光源の非常に迅速なオン動作および短期間使用は、安全性の向上に役立つ。例えば、紫外線または赤外線源が使用される場合、それに一定の期間曝されるのは危険であることがあり、光源は、他の安全基準（例えば、遮蔽、閉じられた筐体）が満たされている間、短期間のみ通電される。

【0013】

本発明は、さらに、本発明による基板検出装置にインターフェースで接続して制御するように構成された制御システムおよび／またはソフトウェアを提供する。制御システムは、基板検出装置の較正を実行して記録し、基板の有無を決定し、製造施設内の他の制御システムに結合するように構成された１つまたは複数の論理回路を含むことができる。
いくつかの実施形態では、本発明は、市販の（例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ ＭａｔｅｒｉａｌｓのＣｅｎｔｕｒａ（登録商標）およびＥｎｄｕｒａ（登録商標））移送チャンバリッド観察窓ポートに専用の装着手段（例えば、簡単なボルト止め）を利用することができる。この装着手段は他のタイプおよび様式の装置に容易に適応できると考えられる。

【0014】

本発明は、すべてのタイプおよび様式の処理チャンバ覗き窓に容易に適応できる装着手段を利用する。本発明は、感知均一性のために周囲光源を遮断するように設計される。これは、他の方法と異なり、追加の工学技術方法または解決策を必要としない本発明の不可欠な機構である。本発明の実施形態は、光エネルギー源への意図しないオペレータの暴露を制限または防止する。他の機構は、内蔵安全遮断スイッチ（必要に応じて）、および、電力の切断なしでは筐体が開かないように接続ケーブル布線を設計するなどの工学技術安全解決策を含むことができる。単独でおよび組合わされて、これらは、オペレータおよび設置者の安全を強化する。

【0015】

本発明は、コンパクトな単体（モジュール式）ボルト止めアセンブリとして設計される。これは先行技術のシステムと対照的である。先行技術のシステムは、所定位置にある様々な部品から組まれるもので、様々なチャンバ構成要素に一体に結合されており、その構成要素はその該システムのまわりに散在する場合がある。
本発明は、すべての基板処理システムに電気的にインターフェースで接続するように設計されるか、またはすべての基板処理システムにインターフェースで接続するように容易に構成されるように設計される。このインターフェースは、柔軟性を強化するように本質的に非常に単純であるように設計される。本発明は、いくつかの実施形態では、対話式および設定可能なシステムインターフェースをさらに含み、例えば、ホストシステムとの通信および／またはホストシステムによる制御のためのシリアルデータ転送を使用することができる。しかし、そのようなインターフェースの存在および使用はオプションであり、動作には必要とされない。
生産の間の本発明の構成は単純であり、控えめなスキルセットを十分に受け入れる。デバイスは、標準の市販の狭帯域光フィルタおよび光源の選択を使用して、または光源と、特定の波長帯域に固有の選択性があるセンサとを選択することによって、所望の１つまたは複数の波長帯域に合わせられる。

【0016】

固体光源および／または他の固定波長エネルギー源は、適宜、組合せて使用することができる。これらの光源は、長く安定した運用（例えば、先行技術の光源の運用寿命の５００倍〜１０００倍）のために選ぶことができる。現在の光源は通常の運用寿命にわたって著しい劣化がないので、永久的であると見なすことができる。
いくつかの実施形態では、放射源は、長い準備期間を必要としない「瞬時オン」とすることができ、エネルギー効率が高い。本発明で利用する瞬時オン光源により安全強化を実現できる。紫外線または赤外線源が利用される場合、これらの光源は、短い期間の間、および安全インターロック基準がすべて満たされる場合のみオプションとして通電することができる。

【0017】

本発明によれば、特別な窓、ファイバ光学系、真空シール、または任意の他のそのような品物は、設置および使用で必要とされない。チャンバの既存の真空シールは、設置または使用中に破られない。これにより、基板製造プロセスまたはチャンバを変更することなく極めて迅速な設置および運用を行うことができる。
本発明は、感知信頼性の必要に応じて、遠赤外（≒１５００ナノメートル）から紫外（≒１５０ナノメートル）までの波長にわたることができる１つまたは複数の光スペクトルエネルギー源を含むことができる。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの別個の波長を利用することになり、他の実施形態では、３つ以上を使用することができる。いくつかの実施形態では、別個の基板直面放射放出器および検出器デバイス／レベル検出センサ（例えば、光エネルギー放出器および検出器／センサ）が使用され、互いに干渉しないように実質的に異なる波長で動作する。

【0018】

本発明の実施形態は、運用動作の間に、および自動較正シーケンスの一部として光エネルギー源の強度を制御するための自動または手動手段を備えることができる。同様に、本発明の実施形態は、運用動作の間に、および自動較正シーケンスの一部として感知デバイスの利得または感度を制御するための自動または手動手段を備えることができる。
本発明は、光エネルギー源が放出する１つまたは複数の波長、および／または感知されるウエハからの二次放出を検出することができる１つの光センサまたは１群のセンサを含むことができる。加えて、本発明は、ウエハが存在しないときにロボットブレードからの背景反射を検出することができる１つの光センサまたは１群のセンサを含むことができる。実施形態は前記光センサ用の装着具を含み、装着具は必要に応じて容易に再構成することができるように設計される。本発明は、１つまたは複数のセンサをある一定の区域または範囲に制限する光路を含むことができる。そのような経路は、レンズ、窓、コリメータ、ディフューザー、およびこの機能を強化し、さらに感知されるウエハ上のパターン形状の影響を打ち消すのに役立つ他のデバイスを含むことができる

【0019】

実施形態は、１つまたは複数の光センサと、ホスト装置との間をインターフェースで接続する手段、ならびに、生産条件と運用条件の両方においてアセンブリの較正を実行し記録することができる論理回路を含む。論理回路は、異なる波長で動作する複数の検出器によって感知された状態の組合せを含む較正に基づいて、感知される基板に関する決定を行うように構成することができる。
論理回路は、さらに、基板ブレード面開孔が備えられていない事例、およびウエハが十分に暗くて（非反射性で）通常の感知方式が役立たない事例を含めて、１つまたは複数の感知デバイスの視野内に基板があるかないかを決定するように構成することができる。

【0020】

本発明は、さらに、真空チャンバ窓からの第１および第２の表面反射が、戻ってきた感知光信号に悪影響を及ぼさないようにする装着形状を提供することができる。いくつかの実施形態では、自己較正のためのオプションの一体化基準目標表面または前記較正の実施に役立つ標準化目標ウエハを備えることができる。光エネルギー源を収容し位置合わせし、その出力を収束点と、さらに、制御された照明場区域とに導く機械式アレイデバイスをさらに備えることができる。
本発明の追加の実施形態では、光スペクトルエネルギー源（多色集合光源）の２つ以上の波長を使用することができる。検出される半導体基板膜タイプに対して感度があるように指定された１つまたは複数の光フィルタ、または他の波長を除外して特定の波長を感知するように構成された検出器デバイスを使用することができる。場合によっては、二次放出もしくはシフトした放出またはそれらの組合せを検知することができるので、フィルタ波長は組み込まれた光エネルギー源と同じであってもそうでなくてもよいことに留意されたい。エネルギー源の光波長の多数性は、異なる実施形態では、同時であっても、連続していても、または選択的に使用可能であってもよい。

【0021】

他の実施形態では、ビームスプリッタ、多線ファイバ光学系、ミラー、または同様の手段によって達成される同軸光源を使用することができる。同軸光源は、収束光源の代わりに、または異なる視野または波長を有するそのような光源に加えて存在することができる。いくつかの実施形態では、同軸光源は収束光源とともに存在することができ、測定を達成するために別々に、同時に、または組合せて使用することができる。

【0022】

図１を参照すると、次に、本発明の特定の例示の実施形態が例証のために説明される。本発明の基板検出装置１００の例示の実施形態の分解斜視図が提供される。例示の装置１００はベースアセンブリ１０２を含み、ベースアセンブリ１０２は、オプションの上部ディフューザー１０４、拡散チューブ１０５を含み、外側チューブハウジング１０６によって囲まれる。外側チューブハウジング１０６はプレート１０８に結合され、プレート１０８は、センサアセンブリ１１０を支持し、遮蔽ハウジング１１２によって囲まれる。センサアセンブリ１１０は、装置１００を制御するための論理部１１３を含むことができる。ベースアセンブリ１０２は、下部ディフューザー１１６と放射源アレイ１１８の両方を支持し、ならびに以下で詳細に説明するような処理チャンバの覗き窓に結合するように構成されるベース装着部材１１４をさらに含む。上記のように、ベースアセンブリ１０２は内側拡散チューブ１０５を含む。内側拡散チューブ１０５は、オプションの上部ディフューザー１０４を保持するように構成される上部支持部材１２０を支持する。スペーサ１２２（例えば、Ｏリング）は、下部ディフューザー１１６をベース装着部材１１４内に位置づけるために下部ディフューザー１１６のまわりに配置することができる。

【0023】

装置１００は、処理チャンバの覗き窓（図示せず）において処理チャンバ（図１には示されていないが、図８を参照）（例えば、移送チャンバ、処理チャンバなど）に容易に取り付けられるように構成される。取り付けられたとき、装置１００は、覗き窓を通して処理ツール内の基板を照明することと走査することとの両方を行うように配置することができる。光ベースアセンブリ１０２の下部部分は、覗き窓のフレーム（図示せず）内に嵌まるように整形され、その結果、アセンブリ１０２の底部環状面２０２（図２）は、覗き窓の透明材料（例えば、石英窓）と同一平面上にあり、アセンブリ１０２の外側フランジエッジ２０４（図２）は、取り付けを容易にする（例えば、マシンボルトを介して）ために覗き窓のフレームに張り出す。いくつかの実施形態では、装置１００の構造構成要素（例えばハウジング、ベースプレートなど）は、アルミニウムまたは任意の他の実行可能な材料から形成することができる。

【0024】

オプションの上部ディフューザー１０４は、存在する場合、光エネルギーに対して半透明であるが透明ではないオパールガラスで製作することができる。オプションの上部ディフューザー１０４は、特定の用途、強度、および／または使用される波長に応じて存在してもしなくてもよい。いくつかの実施形態では、オパールガラスの薄層（例えば、約０．０５ｍｍから約０．３ｍｍ厚、好ましくは約０．１ｍｍ厚）をより厚い透明なガラス片（例えば、約６ｍｍ厚）に融着して、オプションの上部ディフューザー１０４を形成することができる。オプションの上部ディフューザー１０４は、水平に、かつ中心放射経路と一致して配置され、中心放射経路は、処理ツールの覗き窓から、ベースアセンブリ１０２の中心を通り、オプションの上部ディフューザー１０４を通り、ベースプレート１０８（１つまたは複数の光フィルタを含むことができる）の開口を通り、センサアセンブリ１１０内へと上に延びる。

【0025】

外側チューブハウジング１０６は（遮蔽ハウジング１１２とともに）ベースアセンブリ１０２を遮蔽し、周囲光がセンサアセンブリ１１０に入るのを防止し、ならびにベースアセンブリ１０２からの放射への暴露からオペレータを保護するように構成される。外側チューブハウジング１０６はチューブとして示されているが、任意の実行可能な形状を使用することができる。
センサアセンブリ１１０は、プレート１０８の上に配置され、プレート１０８によって支持される。センサアセンブリ１１０は、処理チャンバからの目標範囲を含む放射エネルギーの受取りに応答して、特定の目標範囲のエネルギー波長の検出を示す信号を発生するように構成される。いくつかの実施形態では、例えば、テキサス州、ＣａｒｒｏｌｌｔｏｎのＶｅｒｉｔｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｉｎｃ．から市販されているＭｏｄｅｌ ＰＭ１００−Ｖ検出器アセンブリをセンサアセンブリ１１０として使用することができる。そのような実施形態では、センサアセンブリ１１０は、装置１００の回路の残りから分離した交換可能またはアップグレード可能なモジュール式構成要素として具現することができる。他の実施形態では、センサアセンブリ１１０は、装置１００のコントローラの一体化構成要素として具現することができる。いくつかの実施形態では、プレート１０８は、さらに、センサアセンブリ１１０とオプションの上部ディフューザー１０４との間の開口の中にまたは開口に隣接して光帯域通過フィルタを支持することができる。追加のおよび他のタイプのフィルタを、上述のように、使用することができる。

【0026】

遮蔽ハウジング１１２は装置１００の上部を覆い、センサアセンブリ１１０ならびに論理部１１３および装置１００の他の回路を囲む。外側チューブハウジング１０６と同様に、遮蔽ハウジング１１２は、周囲光がセンサアセンブリ１１０に入るのを防止し、ならびにベースアセンブリ１０２からの光エネルギーへの暴露からオペレータを保護するように構成される。

【0027】

図２を参照すると、図１に示した様々な構成要素がどのように互いに嵌まるかを示す装置１００の側面図が示される。明瞭にするために、いくつかの締め具が図１および２の両方から省略されていることに留意されたい。上述で示したように、装置１００の下部環状面２０２は処理チャンバ覗き窓の窓表面と同一平面上にあるように構成される。さらに上述で示したように、アセンブリ１０２の外側フランジエッジ２０４は、取り付けを容易にするために覗き窓のフレームに張り出すように構成される。外側フランジエッジ２０４は、アセンブリが処理ツールに確実であるが着脱可能に（例えば、ボルトを介して）取り付けることができるような孔を含む。
図３を参照すると、例示の装置１００の断面図が示される。断面は、図２の３−３として識別されるラインに沿って得られている。図１および２に関して上述した要素は、図１および２と同じ参照番号を使用してラベル付けされていることに留意されたい。図３において、ベースアセンブリ１０２および装置１００の内部構成要素が、組み立て済みの位置で示される。具体的には、下部ディフューザー１１６は内側拡散チューブ１０５内に配置されていることが示される。加えて、論理部１１３（例えば、プログラマブルコントローラ）はセンサアセンブリ１１０上に示される。論理部１１３は、光センサアセンブリ１１０に回路基板ラインを介して結合され、放射源アレイ１１８にアレイ１１８のケーブル布線３０２を介して結合されうる。

【0028】

オプションの上部ディフューザー１０４（図３には図示せず）と同様に、下部ディフューザー１１６はオパールガラスで製作することができる。いくつかの実施形態では、オパールガラスの薄層（例えば、約０．０５ｍｍから約０．３ｍｍ厚、好ましくは約０．１ｍｍ厚）をより厚い透明なガラス片（例えば、約６ｍｍ厚）に融着して、下部ディフューザー１１６を形成することができる。いくつかの実施形態では、下部ディフューザー１１６は、オパールガラス層が下部ディフューザー１１６の上面にあるように配置され、これによりディフューザー１１６が内側拡散チューブ１０５内に効果的にさらに入り込むようにすることができる。

【0029】

内側拡散チューブ１０５はアルミニウムから形成することができ、チューブ１０５を通って移動する放射エネルギーをさらに散乱させランダム化するためにランダムに織り目加工された材料で被覆された内側表面を含む。いくつかの実施形態では、内側拡散チューブ１０５の内側表面を陽極酸化処理して、粗い酸化物層を形成することができる。陽極酸化処理された層の厚さは、約２０から４０マイクロインチＲＭＳの間、好ましくは約３２マイクロインチＲＭＳとすることができる。
論理部１１３は、プロセッサ、論理回路、および／または装置１００を使用して本発明の方法を実行するように構成されたハードウェアおよびソフトウェアの任意の組合せを含むことができる。例えば、論理部１１３は、検出を始めるべきである（例えば、基板が存在すると予想される）ことを示す信号の受取りに応答して、供給ベースアセンブリ１０２を作動させて処理ツール内の基板を照明するように構成されたプログラムコードを含むことができる。いくつかの実施形態では、論理部１１３は、図１３および１４に関して以下で詳述する方法に従ってベースアセンブリ１０２を使用して処理チャンバ内の基板の存在を検出するように構成されたプログラムコードを含むことができる。いくつかの実施形態では、論理部１１３は、基板から反射されて受け取ったある波長の放射エネルギーを検出したことを示すセンサアセンブリ１１０からの１つまたは複数の信号の受取りに基づいて、基板が存在するか否かを示す信号をホストシステムまたはプロセスツールコントローラに送るように構成されたプログラムコードを含むことができる。いくつかの実施形態では、論理部１１３は、装置１００を較正して、放射エネルギー源の強度を制御し、かつ／またはセンサアセンブリ１１０内のセンサの利得を調整するように構成されたプログラムコードを含むことができる。論理部１１３は、インターフェースポート、メモリ、クロック、電源、および論理部１１３の動作をサポートするための他の構成要素をさらに含むことができる。

【0030】

図４を参照すると、放射源アレイ１１８を示す図が提供される。図示された例示のアレイ１１８は、放射源４０２として使用される６つのＬＥＤを含む。しかし、任意のタイプおよび数の実行可能な放射源４０２を、ベース装着部材１１４の対応する数の開口で使用することができる。上述で示したように、様々な異なるタイプの光源を使用して、例えば、赤外（約１５００ｎｍ）から遠紫外（約１５０ｎｍ）までの光スペクトル範囲の放射エネルギーを発生させることができる。
図５に示すような本発明の実施形態において、放射源アレイ１１８は、放出器４０４およびセンサ４０６をさらに含み、それらを一緒に使用して反射放射を感知することができ、放射は、（１）放射源４０２からの放射と異なる波長であり、（２）チャンバ内で基板を支持するためのブレードの中心孔の場所にもっぱら導かれる。

【0031】

ケーブル布線３０２に加えて、放射源アレイ１１８は、論理部１１３のインターフェースポートに接続するように構成されたコネクタ４０８をさらに含み、それによって、装置の生産および運用をより容易にすることができる。

【0032】

図５を参照すると、ベースアセンブリ１０２の下部部分のより詳細な分解斜視図が提供される。装置１００を処理チャンバ覗き窓に容易に、着脱可能に、かつ確実に結合するための手段を備えることに加えて、ベース装着部材１１４は、下部ディフューザー１１６と、放射源アレイ１１８の構成要素４０２、４０４、４０６との両方を支持するためのいくつかの開口を含む。特に、開口は、ＬＥＤまたは他のエネルギー源のための複数のほぼ垂直な開孔と、放出器／センサ対４０４、４０６のための１対の斜めの開孔とを含む。図５は、下部ディフューザー１１６、内側拡散チューブ１０５、放射源４０２、放出器４０４、およびセンサ４０６の相対位置、および各々がどのようにベース装着部材１１４内に、またはその上に嵌まるかを示す。図示の例では、放出器４０４からの光エネルギーがブレード上の基板から反射され、センサ４０６で受け取られるようにするために、放出器４０４およびセンサ４０６は約２２．５度に傾けられていることが示されている。しかし、他の実行可能な角度を使用することができる。具体的には、放出器４０４およびセンサ４０６は、チャンバ内のブレードで支持された基板の表面の一点で交差するライン上にあるように傾けられることが好ましい。より詳細な説明が、以下に図１０に関して提供される。

【0033】

図６および７は、それぞれ、基板検出装置１００の前面斜視図および底面斜視図を示す。装置１００は、それを装着することができる処理チャンバのリッドに対して低いプロファイルを有するように構成することができることに留意されたい。所望の垂直寸法が主として内側拡散チューブ１０５の長さを画定し、その長さが増加するとともに、拡散の量が増加し、それによって、装置１００の信号対雑音比が改善される。図７に関して、「視野」円錐を重ね合わせた均一な場（ｅｖｅｎ ｆｉｅｌｄ）を基板上に放出するように下部ディフューザー１１６のまわりに配置された放射源４０２の相対位置に留意されたい。さらに、処理チャンバの覗き窓の窓と同一平面上にあるように構成された平坦な環状表面２０２に留意されたい。

【0034】

図８を参照すると、本発明の例示のシステムの実施形態の斜視図が示される。２つの基板検出装置１００が、移送チャンバなどの処理ツールの一部のリッド９０２に結合されていることが示される。リッド９０２は複数の覗き窓９０４を含み、覗き窓９０４は各々フレーム９０６および透明窓材料９０８を含む。本発明の装置１００は２つの覗き窓９０４のフレーム９０６にボルト締めされていることが示されており、平坦な環状表面２０２（図７）はフレーム９０６内に設置された透明窓材料９０８と同一平面上にある。図示の構成では、周囲光は、透明窓材料９０８を介することを除いて装置１００に入れない。

【0035】

図９を参照すると、動作中の装置１００の光線追跡を示す断面図が提供される。図９の光線追跡図は、第１の波長の放射をチャンバに導き、基板を支持するのに使用される空ブレードが放射を反射して戻す範囲より上または下のレベルで、第１の波長の放射が反射されて戻されたかどうかを検出することを示す。対照的に、図１０の光線追跡図は、第２の波長の放射をチャンバに、特にブレードの中心孔の場所に導くことを示す。２つの方法が異なる図に別々に示されているが、それらは、上述の２つの条件を試験して基板が存在するかどうかを決定するために同時に並列に行うことができる。

【0036】

図９に示すように、放射は、放射源４０２から放出され、ベース装着部材１１４内の開口によってチャンバの覗き窓９０４の透明窓材料９０８を通して導かれる。光線９１０が示すように、放射は基板９１２（存在する場合）から反射され、かつ／または基板９１２（存在する場合）によって吸収されうる。基板９１２からの反射放射は、透明窓材料９０８を介して装置１００に戻り、下部ディフューザー１１６を通過した後、拡散チューブ１０５に入ることができる。反射放射は、オプションの上部ディフューザー１０４を通過した後、プレート１０８によって支持されたセンサアセンブリ１１０のセンサ９１４で検出される。放出放射９１６の一部は、覗き窓９０４の透明窓材料９０８によって反射されることがある。
図９と同様に、図１０に示した方法は、装置１００の断面と、放出器４０４から発出し、透明窓材料９０８を通過し、基板表面９１２から反射し、透明窓材料９０８を通って戻り、センサ４０６で受け取られる放射エネルギー線１００２を示す。図示のように、基板が存在する場合、放射エネルギー線１００２は基板表面９１２から反射し、基板が検出される。基板が存在しない場合、放射エネルギー線１００２は反射によりセンサ４０６に戻されることはなく、装置１００は、基板が存在しないと決定することができる。

【0037】

基板の存在を決定する図示の方法の懸念ではないが、若干の光線１００４が透明窓材料９０８から下部ディフューザー１１６の方に反射されることに留意されたい。したがって、図９および１０に示した両方の方法が同時に並列に使用される場合、異なる波長放射が使用されることが好ましい。さらに、放出器４０４は、基板９１２を支持するブレード１００８の中心孔１００６の上の場所に向かって基板９１２に放射をもっぱら投じるように傾けられることに留意されたい。（装置１００の断面は、ベース装着部材１１４の中心の下の中心孔１００６に位置合わせされた図１２に示すブレード１００８に対するライン１０、１１−１０、１１で得られていることに留意されたい）。同様に、センサ４０６は、基板９１２を支持するブレード１００８の中心孔１００６の上の基板９１２上の場所から反射された放射を検出するように傾けられる。

【0038】

図１１を参照すると、ブレード１００８上に基板９１２が存在しない場合の結果を示す光線追跡図が提供され、放射１１０２は、ブレード１００８の中心孔１００６を通過し、チャンバフロア１１０４から反射するので、センサ４０６の方に反射されない。上述で示したように、図１２は、中心孔１００６を有するブレード１００８の例示の実施形態を示す。多数の代替のブレード構成を本発明の装置１００で使用することができる。
図１３は、本発明のいくつかの態様による本発明の例示の方法１３００の実施形態を示す流れ図である。ステップ１３０２において、少なくとも２つの異なる波長（「Ａ」および「Ｂ」）の放射が上述の放射源によって放出される。ステップ１３０４において、波長Ａの放射は、処理チャンバの覗き窓を通して大部分はチャンバの内側に導かれる。ステップ１３０６において、波長Ｂの放射は、処理チャンバの覗き窓を通してもっぱら基板キャリア（例えば、基板移送ロボット）のブレードの中心孔の場所に導かれる。ステップ１３０８において、システムは、ブレード、チャンバの内部、またはブレード上の基板によって反射されたいずれかの波長の放射を検出しようとする。ステップ１３１０において、システムは、基板がブレード上に存在するかどうか、およびブレードが視野内に存在するかどうかを、両方ともステップ１３０８において検出された反射放射に基づいて決定する。

【0039】

図１４は、本発明のいくつかの態様による図１３の流れ図のステップ１３１０の例示の実施形態の詳細を示す流れ図である。例示の方法１３１０はステップ１４００で始まる。この方法は、装置１００の論理部１１３で同時または連続のいずれかで行うことができる２つの並列下位方法を含む。図１４に示した方法１３１０は、２つの下位方法の同時実行を示す。処理は、ステップ１４００からステップ１４０２とステップ１４１６とに流れる。ステップ１４０２への流れを最初に説明する。
ステップ１４０２において、装置１００は、ステップ１３０８（図１３）において検出された波長Ａの反射放射の量が、空ブレードによって反射される放射の下側閾値量よりも少ないかどうかを決定する。言い換えれば、空ブレードは、例えば較正の間に決定することができる範囲内の放射の量を反射することが分かっている。検出された波長Ａの放射の量がこの既知の範囲の下限よりも少ない場合、装置は、基板が放射を吸収していると結論づけることができる。この場合、流れはステップ１４１４に続き、装置は基板およびブレードが存在することを示す。そうでない場合は、流れはステップ１４０４に続く。

【0040】

ステップ１４０４において、装置１００は、ステップ１３０８（図１３）で検出された波長Ａの反射放射の量が空ブレードによって反射される放射の上側閾値量よりも大きいかどうかを決定する。そうである場合、流れはステップ１４１４に続き、装置は基板およびブレードが存在することを示す。そうでない場合は、流れはステップ１４０６に続く。
ステップ１４０６において、装置１００は、ステップ１３０８（図１３）において検出された波長Ａの反射放射の量が、ブレードが存在しない場合のチャンバ周囲反射の上側閾値量よりも多いかどうかを決定する。そうである場合は、流れは、ブレードが存在するという表示を装置が行うステップ１４１０に続き、次に、基板が存在しないという表示を装置が行うステップ１４１２に続く。そうでない場合は、流れは、ブレードが存在しないという表示を装置が行うステップ１４０８に続き、次に、基板が存在しないという表示を装置が行うステップ１４１２に続く。これにより、第１の下位方法が完了する。

【0041】

次に、ステップ１４００からステップ１４１６までの流れを説明する。ステップ１４１６において、装置１００は、もともとブレードの中心孔の場所に導かれてステップ１３０８（図１３）で検出された波長Ｂの反射放射の量が、波長Ｂの放射の周囲レベルよりも大きいかどうかを決定する。そうである場合は、流れは、基板とブレードの両方が存在するという表示を装置が行うステップ１４１４に続く。そうでない場合は、流れはステップ１４０６に続く。
上述のように、ステップ１４０６において、装置１００は、ステップ１３０８（図１３）において検出された波長Ａの反射放射の量が、ブレードが存在しない場合のチャンバ周囲反射の上側閾値量よりも多いかどうかを決定する。そうである場合は、流れは、ブレードが存在するという表示を装置が行うステップ１４１０に続き、次に、基板が存在しないという表示を装置が行うステップ１４１２に続く。そうでない場合は、流れは、ブレードが存在しないという表示を装置が行うステップ１４０８に続き、次に、基板が存在しないという表示を装置が行うステップ１４１２に続く。これにより、第２の下位方法が完了する。

【0042】

いくつかの実施形態では、放射またはエネルギー放出（例えば、４０２アレイなどの異なる場所からおよび図１０における４０４から発出する）は、同じ波長とすることができる。
いくつかの実施形態では、三重放射（例えば、３つの異なる波長）源の適用を使用することができ、より少ない放出器（例えば、４つの放出器）を含むわずかに小さいアレイ４０２が、第２の三角測量放出器／センサ対（例えば、第１の三角測量放出器／センサ対４０４、４０６に加えて）とともに使用されることになる。例えば、第２の三角測量放出器／センサ対は、放出器４０２の位置のうちの２つと交替することができる。いくつかの実施形態では、６つの放出器４０２を使用することができ、追加の放出器／センサ対を６つの放出器４０２に隣接する位置に配置することができる。これらの構成では、基板検出装置１００は２つの三角測量センサ機能および場（バルク）センサ機能（ｆｉｅｌｄ （ｂｕｌｋ） ｓｅｎｓｏｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を含むことになる。そのような実施形態では、様々なセンサ間の干渉を防止するために３つの異なる波長を使用することができる。

【0043】

図１５および１６は、ブレード１００８の中心孔１００６上に収束する２つの異なる放射ビームが存在する適用例を示す実施形態を示す。残りのＬＥＤの位置は、依然として、バルク吸収感知用に使用される。追加位置を追加することができ、収束機能のために使用される位置は傾斜させるか、一まとめにするか、またはそれ以外の方法で適合するように変更することができる。
２つの収束（反射性）センサが互いに干渉せず、かつバルク（吸収）センサとも干渉しないように、異なる３つの波長を使用することができる。それら異なる波長は、２つの波長が信頼性をもって感知することができるよりも、より広い範囲の基板「色」および光学特性を感知するように最適化することができる。

【0044】

図１５を参照すると、ブレード１００８の孔１００６の場所に向けた２つの三角測量放出器／センサ対のための開口を含むベース装着部材１１４Ａの実施形態が示される。２つの異なるビーム１５０２Ａ、１５０２Ｂが、ほぼ直交する位置でベース装着部材１１４Ａのエッジから生じて終わることが示される。
図１６を参照すると、ブレード１００８の孔１００６の場所に向けた２つの三角測量放出器／センサ対のための開口を含むベース装着部材１１４Ｂの第２の実施形態が示される。経路はほぼ平行であるが、中心ブレード孔１００６の異なる部分に向けられた２つの異なるビーム１６０２Ａ、１６０２Ｂが示される。

【0045】

図１５および１６に示した両方の実施形態において、ベース装着部材１１４Ａの中心開孔は、バルク場放出器からの反射光の通路用に開いたままである。
追加の実施形態（図示せず）は３つの異なるビーム放出器／センサ対を含み、ビーム放出器／センサ対はすべてベース装着部材１１４の中心開孔内に配置されたセンサに収束する。そのような実施形態では、他の実施形態のバルク場感知機能を備えなくてもよい。
追加の放出器／センサ対の三角測量点がブレード１００８の孔１００６の場所に向けられる実施形態では、追加の放出器／センサ対は冗長な基板カバリング孔（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ−ｃｏｖｅｒｉｎｇ−ｈｏｌｅ）感知機能を提供することができる。追加の放出器／センサ対は他のものと異なる波長での放出および感度に向けて選択されるので、基板の検出をより信頼できるようにすることができる。反射率を変化させるだけでなく基板のスペクトル吸収および反射をシフトさせる、処理の前および後の基板の反射率の極端な変動が観察された。例えば、基板は、どの処理の段階で基板が観察されたかに応じて、無色透明からライトグリーン、そして濃青色または黒色になることがある。

【0046】

いくつかの実施形態では、追加の放出器／センサ対は、真っ直ぐに見下ろすとき覗き窓９０４から通常見えないロボットリストに向かって斜めに三角測量するように構成することができる。そのような実施形態では、内部プリズムまたはミラー（例えば、チャンバ内に装着された）を使用して、そのような光路を達成することができる。そのような実施形態は、ブレードが実際に存在するときにのみ他の放出器をオンにするように使用することができるブレード検出機能を備えることができる。これにより、他の放出器の有用な寿命が大幅に延びることになる。

【0047】

図１７Ａから１９Ｂは、ロボットブレードリストを感知できるように構成された側面観察光学系の３つの実施形態を示す。図１７Ｂおよび１８Ｂの実施形態において、放出器４０４Ａ、４０４Ｂは、図面全体の断面切断ラインよりも深い切取図で示されていることに留意されたい。多くの用途において、信頼できる検出のためにブレードリストを変更する必要はないはずである。しかし、ブレード１００８とリストとが出会う点に面取りしたエッジを設けることによって、検出信頼性をさらに強化することができる。特に、面取りしたエッジが光線経路にほぼ垂直な角度を有する場合、ブレードが存在するときにより多くの放射が反射され、検出信頼性がより一層改善される。
本明細書で説明する本発明の実施形態の各々では、ベース装着部材１１４の中心開孔が遮断される量は意図的に最小にされている。加えて、本発明は、チャンバの内部への変形を行う必要性を回避するように考案され設計された。そのように変形するには、実際には、カバーを開け、孔のドリル加工などの変形を行うことを必要とすることになる。これが引き起こすことがあるデブリと、漏れの可能性を回避することができる。加えて、リッド全体を内側装着孔を有するバージョンと取り替えるのは、費用効率が高くないことがある。

【0048】

図１７Ｂを見ると、実施形態によっては、プリズムまたはミラーの装着は、観察窓９０８とチャンバリッド９０２との間に配置された装着サポートリングを含むことによって達成することができる。アレイの位置合わせは、窓クランプリング装着表面の機構に対応する位置合わせマークによって達成することができる。しかし、ブレードリストの目標表面がそれ自体湾曲していることがあるので、位置合わせは重要でないことがある。
図１７Ａおよび１７Ｂ（それぞれ、斜視図および側面断面図）は第１の側面観察の実施形態を示し、覗き窓の窓９０８は、窓９０８の下面に、整形された透明なライザ１７０２を接合または融着することによって変更されている。これは、多分、窓９０８の１つの面上にチューブを融着し、閉鎖端部区間を有することによって行われる。これにより、光ファイバ光プローブ（例えば、分光器に接続された）がプロセス区域中に安全に十分に、時には２インチ以上もの量を延びることができる。

【0049】

この方法の利点には、より傾斜した視点を達成できることが含まれ、それは、ライザが、あらゆるロボット運動を安全に許容するだけ下方に延びることができるからである。さらに、この方法では、標準窓を簡単に取り替えることができるのでチャンバの真空シールの何らかの起こりうる漏洩が回避されることが利点である。さらに、ライザ１７０２の形状は所望のいかなる観察角も達成するように変更することができる。いくつかの実施形態では、傾いた表面は、ライザ材料と真空との間の臨界角に応じて反射物質で被覆することができる。垂直面の平面は、光路に明瞭な観察窓を与え、光線経路に垂直となるように傾けることができる。放出器および検出器は、真空から離れたところで安全にベース装着部材１１４に装着することができ、したがって、標準の平坦窓付属部品に対して真空漏れのための追加の経路をもたらさない。
放出の光線追跡のみが図１７Ｂに示されているが、反射の光線追跡は同じ経路に沿って移動することができ、または、ライザ１７０２先端の切断面の回転角を調整することによって、特定の点（図１７Ａにおけるように）に対して三角測量することができることは明らかである。
図１７Ａおよび１７Ｂに示した実施形態では、放出器４０４Ａおよび検出器は分離することができ、さらに、ライザ１７０２の先端で効果的にプリズムミラーとなるものによって観察区域を制限するように狭くした開口をオプションとして備えることができる。図１７Ａに示すように放出器と検出器とを分離すると、ブレード／ロボットの目標点に位置しない表面反射をより正確に排除し、さらに、それらの間のクロストークの減少により信号対雑音比を向上させることができる。いくつかの代替実施形態では、放出器および検出器は、さらに、単一のライザにより同軸で装着することができる。

【0050】

図１８Ａおよび１８Ｂを参照すると、図示の実施形態は、ライザ１８０２が生産時により簡単であることを除いて、図１７Ａおよび１７Ｂの実施形態とほとんど同じである。それ自体を作成し終わっているか、または観察窓９０８に接合し終わっている透明なライザ１８０２の端部に、整形されたプリズムまたはミラーを接合することができる。好適で実行可能な透明な光要素接着剤は当技術分野において周知である。
図１７Ａおよび１７Ｂの実施形態と比べた図１８Ａおよび１８Ｂの実施形態の利点は、いくつかの特徴を含む。図１８Ａおよび１８Ｂの実施形態のプリズムまたはミラーは、生産の時にライザペデスタルを研削または整形する必要なしに、正確に位置づけることができる。さらに、プリズムまたはミラー表面の角度は、図１７Ａおよび１７Ｂの実施形態よりも容易に所望のビーム経路に対して最適化することができる。加えて、図１８Ａおよび１８Ｂの実施形態の生産のコストは、図１７Ａおよび１７Ｂの実施形態の生産のコストよりもかなり少ないことになる。

【0051】

図１９Ａおよび１９Ｂの実施形態は、図１７Ａおよび１７Ｂならび図１８Ａおよび１８Ｂの実施形態の異形である。本実施形態はライザを有しておらず、観察窓９０８に接合されるか、または観察窓９０８の一部として生産されるプリズム１９０２またはミラーを有する。本実施形態の利点は、標準の観察窓（例えば、両平坦側面窓）を利用して、この構成を生産することができ、ビーム経路のためにプリズム１９０２またはミラーしか構成またはカスタマイズする必要がないことである。

【0052】

前の実施形態におけるように、プリズム１９０２またはミラーは、視点を図示の位置から下方に下げるのに十分な高さで生産することができる。これは、チャンバリッド９０２の円形開口の側からの周囲反射を下げる効果を有することになる。
さらに、前の実施形態におけるように、放出器および検出器は分離することができ、または同軸とすることができる。図１９Ｂに示した実施形態では、放出器４０４Ｃが垂直からわずかに傾いて装着されていることが示されている。これにより、図示のプリズム１９０２への光線経路が最適化され、一方、センサベース装着部材１１４Ｅの主要な中央光ポートは可能な限りわずかしか遮断されない。いくつかの実施形態では、プリズム１９０２またはミラーは観察窓の一体化部分として生産することができる。この実施形態では、チャンバリッド９０２の円形開口の側からの反射を制限するように放出器および検出器の開口抑制を行うことによって、感知をより高信頼にすることができる。

【0053】

本発明の教示の実施形態が例示的な方法で説明された。使用された用語は、限定ではなく説明の言葉の性質を帯びるように意図されていることが理解されよう。実施形態の多くの変形および変更が上述の教示に照らして可能である。それ故に、添付の特許請求の範囲内で、実施形態は、具体的に記載された以外で実施することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18A】

【図18B】

【図19A】

【図19B】